+ β氧化 4.2脂肪酸的其他氧化途径 1.α氧化(不需活化,直接氧化游离脂肪酸) 2.ω氧化( ω端的甲基羟基化,氧化成醛,再氧化成酸) O2 O2 α + CO2 主要是带支链的脂肪酸或奇数脂肪酸或过长的脂肪酸,机理不清。 2.ω氧化( ω端的甲基羟基化,氧化成醛,再氧化成酸) 快速双向β氧化 O2 ω α + β氧化 ω氧化 特殊微生物具有的途径,脂肪烃的生物降解。 详见课本P380-381
石油中的脂肪烃先被微生物氧化为脂肪酸,进一步通过脂肪酸氧化途径被降解。
? 糖尿病人以脂代谢维生呼出的气体一股甜味 4.3酮体的生成和利用 血内含有大量丙酮。 部分CH3COSCoA + CH3COSCoA 硫解酶 HSCoA 特殊的酶 CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA 直接或间接 脱羧 HSCoA CO2 CH3COCH3 2丙酮 CH3COCH2 COOH CH3CHCH2 COOH OH 1乙酰乙酸 加氢 NADH+ + H+ NAD+ 3β-羟丁酸
什么是酮体? 由乙酰CoA形成的乙酰乙酸、D-ß-羟丁酸及丙酮等三种物质,统称为酮体。
酮体生成的生理意义 酮体是肝内正常的中间代谢产物,是肝输出能量的一种形式。 酮体生成的生理意义 酮体是肝内正常的中间代谢产物,是肝输出能量的一种形式。 酮体溶于水,分子小,能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁,是心、脑组织的重要能源。脑组织不能氧化脂酸,却能利用酮体。长期饥饿,糖供应不足时,酮体可以代替Glc,成为脑组织及肌肉的主要能源。 正常情况下,血中酮体0.03~0.5 mmol/l。在饥饿、高脂低糖膳食时,酮体的生成增加,当酮体生成超过肝外组织的利用能力时,引起血中酮体升高,导致酮症酸(乙酰乙酸、β—羟丁酸)中毒,引起酮尿。
5. 脂肪的合成 部位——细胞质 位置不同互不影响 途径和位置均大不相同 5.1脂肪酸的生物合成 分解:脱氢 水化 脱氢 硫酯解 分解:脱氢 水化 脱氢 硫酯解 合成:缩合 加氢 脱水 加氢 途径和位置均大不相同 部位——细胞质 位置不同互不影响
饱和脂肪酸的从头合成 合成部位:细胞质中 合成的原料:乙酰CoA(主要来自Glc酵解) NADPH (磷酸戊糖途径) ATP HCO3—
1.合成软脂酸 细胞质 脂肪酸合成 A.转运 乙酰CoA 脂肪酸分解
A.转运 外膜 内膜 乙酰CoA 水腔 脂酰CoA溶解差,难以逾越
乙酰CoA 提问:为什么糖吃多了会发胖呢? 脂肪酸合成 线粒体内膜 腔+外膜+细胞质 线粒体基质 糖代谢产物 NADH CO2 三羧酸载体 柠檬酸 柠檬酸 ATP,CoASH 糖代谢产物 柠檬酸裂解酶 草酰乙酸 ADP+Pi 乙酰CoA NADH 乙酰CoA 苹果酸脱氢酶 草酰乙酸 NAD+ 苹果酸 NADP+ 三羧酸循环 糖异生 NADPH CO2 丙酮酸 丙酮酸 脂肪酸合成
脂代谢与糖代谢的关系 (1)甘油→磷酸二羟丙酮→糖异生 (2)植物及微生物:脂肪酸→乙酰CoA→琥珀酸→糖异生 脂代谢与糖代谢的关系 (1)甘油→磷酸二羟丙酮→糖异生 (2)植物及微生物:脂肪酸→乙酰CoA→琥珀酸→糖异生 (3)动物:奇数碳脂肪酸→丙酰CoA→琥珀酰CoA→糖异生 (4)糖→磷酸二羟丙酮→甘油→甘油脂 (5)糖→乙酰CoA→脂肪酸
+ ? ? B.羧化 C.连接载体蛋白 (连接一羧基COOH) CO2 辅酶 丙二酸单酰CoA 中间产物 产物脂肪酸 酶 合成酶复合体 ATP Mn2+ 生物素 ? 辅酶 丙二酸单酰CoA C.连接载体蛋白 中间产物 产物脂肪酸 酶 合成酶复合体 载体蛋白(简写ACP)
作用: “吊运” 中间产物在各酶活性中心间传递反应。 酰基载体蛋白(ACP) 腺呤 辅酶A(CoA)(酰基载体)
脂肪酸合成酶系的组成: 由一个没有酶活性的酰基载体蛋白(ACP)和六种酶组成。 即:丙二酰-ACP转移酶;脂酰基-ACP转移酶;ß-酮脂酰-ACP合成酶; ß-酮脂酰-ACP还原酶; ß-羟脂酰-ACP脱水酶; 烯脂酰-ACP还原酶
脂肪合成酶系的作用机理: 转移酶 乙酰CoA+ACP 乙酰ACP 合成酶 乙酰-S-合成酶 转移酶 丙二酰CoA+ACP 丙二酰-ACP 还原酶 脱水酶 ß-酮丁酰-ACP ß-羟丁酰-ACP ß-烯丁酰-ACP 还原酶 丁酰-ACP 合成酶 …………… 丙二酰-ACP
+ D.合成脂酰乙酰ACP 1 转酰酶 乙酰 乙酰CoA 1 2 3 乙酰 3 合成酶 SH 3 合成酶 S 乙酰 2转丙酰酶 HSCoA 2 3 乙酰 3 合成酶 SH 3 合成酶 S 乙酰 2转丙酰酶 丙二酸单酰CoA + 丙二酸单酰 D.合成脂酰乙酰ACP 2
2 丙二酸单酰 3 S 乙酰
3 4 5 E.完成一轮合成 CH3CCH2CACP 合成酶 乙酰乙酰ACP (4C酮脂酰) β酮脂酰ACP还原酶 4C CO2 NADPH(H+) CO2 NADP+ CH3CHCH2CACP OH 活性中心 5 E.完成一轮合成 β羟丁脂酰ACP (4C羟脂酰)
? 6 5 烯脂酰ACP还原酶 4C (4C脂酰) CH3CH2CH2CACP 羟脂酰ACP脱水酶 CH3CHCH2CACP OH NADPH(H+) NADPH+ CH3CHCH2CACP OH CH3CH=CHCACP 6 β烯丁脂酰ACP 5 1 一圈碳链增加2C (4C烯脂酰) H2O 2 4 3
6 2 3 合成酶 4C→6C 6C→8C 5 →16C 4 还原酶 脱水酶 转移酶 6C 4C 6C 6C 3C 4C 6C 4C 软脂酸 3酮脂酰ACP合成酶 6 3 合成酶 2 4 5 还原酶 脱水酶 转移酶 4C→6C 6C 4C 6C→8C 6C →16C 6C 3C 4C CO2 6C 4C 硫酯酶 软脂酸 + ACP
脂肪酸合成步骤:由脂肪酸合酶复合体催化各步反应,脂肪酸合酶复合体包含有7种酶的活性和一个酰基载体蛋白ACP。反应分7步进行: 启动:乙酰-CoA 乙酰-ACP 乙酰-脂肪酸合酶; 装载:丙二酸单酰-CoA 丙二酸单酰-ACP; 缩合:乙酰-脂肪酸合酶 + 丙二酸单酰-ACP 乙酰乙酰-ACP; 还原:乙酰乙酰-ACP β-羟丁酰-ACP; 脱水:β-羟丁酰-ACP β-烯丁酰-ACP; 还原:β-烯丁酰-ACP 丁酰-ACP; 释放:最后一轮结束后,在软脂酸-ACP硫酯酶催化下释放出软脂酸;
饱和脂肪酸的从头合成小结: 第一次循环,产生丁酰-S-ACP。 第二次循环,丁酰-S-ACP的丁酰基由ACP转移至β-酮脂酰-ACP合成酶上,再接受第二个丙二酸单酰基,进行第二次缩合。 奇数碳原子的饱和脂肪酸也由相此途径合成,只是起始物为丙二酸单酰-S-ACP,而不是乙酰-S-ACP,逐加的二碳单位也来自丙二酸单酰-S-ACP。 多数生物的脂肪酸合成步骤仅限于形成软脂酸(16C)。经过7次循环后,合成的软脂酰-S-ACP经硫脂酶催化生成游离的软脂酸,或由ACP转到CoA上生成软脂酰CoA,或直接形成磷脂酸。
软脂酸分解与合成代谢的区别 区 别 点 脂 酸 氧 化 脂 酸 合 成 1.细胞中的部位 细胞质 线粒体 2.酰基载体 ACP CoA 3.二碳单元参加或断裂的形式 丙二酸单酰CoA 乙酰CoA 4.电子供体或受体 NADPH FAD,NAD+ 5.酶系 7种酶,复合体 4种酶 6.能量变化 消耗7个ATP及14个NADPH 产生129个ATP
? 2.碳链的加长 比软脂酸碳链更长的脂肪酸在线粒体或微粒体中完成操作 通过肉碱载运。 软脂酰CoA 硬脂酸等的合成 C18酮脂酰CoA 缩合酶 硬脂酸等的合成 HSCoA C18酮脂酰CoA 还原酶脱水酶还原酶 C18脂酰CoA 硬脂酸 同样方式延长至C22、C24等
3.不饱和脂肪酸的合成 不饱和脂肪酸 各种生物不尽相同。 A.高等动物的脂肪组织和肝组织-共氧化 B. 植物和低等好氧生物-共氧化 酶-O2 2H2O A.高等动物的脂肪组织和肝组织-共氧化 不饱和脂酰CoA NADH+H+ NAD+ NADH—细胞色素b5-还原酶 Fe2+ Fe3+ EFAD 细胞色素b5 去饱和酶 饱和脂酰CoA EFADH2 Fe3+ Fe2+ 2H+ +O2 B. 植物和低等好氧生物-共氧化 NADPH 2e- 黄素蛋白 铁硫蛋白 酶-O2 O2 酶 饱和脂酰CoA 不饱和脂酰CoA 2H2O 2H+
植物和微生物可利用与单烯脂酸类似的方法合成多烯脂酸(必需脂肪酸),动物由于缺乏相关酶只能从食物中获取。 C. 厌氧细菌 还原酶 1 3 2 5 4 6 C10烯脂酰ACP 饱和脂酰ACP 下几轮正常 脂肪酸 硫酯解酶 单烯脂酰ACP 单烯脂酸 植物和微生物可利用与单烯脂酸类似的方法合成多烯脂酸(必需脂肪酸),动物由于缺乏相关酶只能从食物中获取。 天然含量大,无需合成,“用进退废”。
5.2脂肪的合成 1.活化 P + ATP + ADP 甘油 3-磷酸甘油 脂肪酸 + HSCoA RCOSCoA 脂酰CoA 甘油激酶 脂肪酸硫激酶 脂肪酸 + HSCoA RCOSCoA 脂酰CoA
? 要减肥,管好嘴 脂肪 2.合成 转酰酶 P P 转酰酶 P P 磷脂酸酶 转酰酶 R1COSCoA HSCoA R2COSCoA
6.磷脂的代谢 1.分解(水解+脂肪酸氧化) 2.合成代谢 促进了生物膜的不断更新、修复、调整。 高等动植物—活化胆碱 磷酸胆碱 CDP胆碱 ATP ADP CTP PPi 磷酸胆碱 CDP胆碱 胆碱 激酶 CTP转移酶 ˉ(CH2)2N (CH3)2 OH CDP HOˉ(CH2)2N (CH3)2 OH ˉ(CH2)2N (CH3)2 OH P 转移酶 卵磷脂+CMP 甘油二酯 详见课本P384
微生物—活化磷脂酸 P CTP PPi GDP CTP转移酶 磷脂酸 GDP甘油二酯 转移酶 卵磷脂+CMP 胆碱
7.固醇类化合物的代谢 固醇类化合物是真核细胞膜的必需成分,原核生物中只有支原体膜含有;与细胞膜的流动性有重要作用。
7.1胆固醇的吸收及在体内的转化 可从食物中直接摄取,在小肠内吸收(以胆固醇脂的形式),以脂蛋白形式输送到血液中。 也可由体内合成 在动物体内,胆固醇不能彻底降解为CO2和H2O。
胆固醇 自身合成 外源吸收 生物膜 胆汁酸盐 肝脏 胆固醇脂(过量) 类固醇 性 腺 排出 肠粘膜 肾上腺皮层 性激素 7-脱氢胆固醇 皮肤 肾上腺皮质激素 维生素D3
7.2胆固醇的生物合成 1)胞液中合成(对动物体来说,主要在肝脏中) 2)起始化合物是乙酰CoA 3)29步反应,四大步骤 4)耗能反应,9个ATP,大约11个还原能
7.3胆固醇合成的四大步骤 (1)有乙酰CoA合成二羟甲基戊酸 (2)由甲羟戊酸合成鲨烯 (3)鲨烯环化成羊毛甾醇(限速反应及代谢调节点) (4)由羊毛甾醇合成胆固醇 详见课本P395-396
本章小结: 脂肪酸氧化(饱和脂肪酸 、不饱和脂肪酸、奇数碳脂肪酸) :氧化部位、反应步骤、能量结算; 乙酰-CoA去路 酮体 脂肪酸合成:合成部位、反应步骤、脂肪酸链的延长 、脂肪酸去饱和 ; 脂肪酸氧化与脂肪酸合成的综合比较 磷脂合成(甘油磷脂、鞘磷脂) 胆固醇合成 基本知识点
重点提示: ß-氧化 饱和脂肪酸的从头合成(与分解比较) 酮体 磷脂合成的途径(磷脂酸激活途径) 胆固醇合成的四大途径
本章作业: 1、脂肪在机体内是如何合成和分解的? 2、乙酰CoA在脂酸生物合成反应中为什么很重要? 3、酮体在体内是如何产生的?在何种情况下,机体会产生过多的酮体?其后果如何? 4、脂肪酸的合成过程是β-氧化过程的逆过程吗? 5、植物的脂代谢与动物的脂代谢有无不同之处?